Vergaande biologische afbraak van toxische stoffen: te mooi om waar te zijn?

Transcriptie

1 PARTNERS CONSULTING & ENGINEERING Vergaande biologische afbraak van toxische stoffen: te mooi om waar te zijn? ir. Michiel Schöller, Trion PuriTec Consulting & Engineering Amersfoort Nationale Watertechnologie Week , Gorinchem

2 I II III IV V VI VII Inhoud Doelen Ervaring Toxische stoffen Aangescherpte / aan te scherpen Wetgeving Verwijderingstechnieken Actief Cokes Vast Bed Bioreactor Praktijktoepassingen VIII Economisch plaatje IX Resultaten X Conclusies 2

3 Doelen Introductie onbekende zuiveringstechniek; (Zeer) vergaande Biologische Afbraak; Duurzaam; Elegant; Betaalbare oplossing bieden voor verwijdering: Toxisch rest CZV industriële AWZI s; Gewasbeschermingsmiddelen Tuinbouw; Medicijnresten RWZI effluent

4 Ervaring + Achtergrond Industriewater Zuiveringstechnoloog (Proces- + Afvalwater); PuriTec: onafhankelijk, Michiel Schöller (32 jaar ervaring); Chemische Technologie, TU Twente; 12 jaar (Royal Haskoning)DHV; 4 jaar Raytheon Engineers & Constructors; 4 jaar PuriTec, 12 jaar Trion PuriTec; Spraakmakende projecten: SHELL, BP, Crystalactor, LyondellBasell, Drinkwater 3 e Wereld, Vuilverbranders, Mestverwerking; Motto: tevreden klanten door goede kwaliteit voor redelijke prijs!

5 Toxische stoffen in het milieu: een toenemend punt van zorg! Zware metalen: goed gecontroleerd Organische microverontreinigingen In Nederland: Effluent industriële awzi s: Gewasbeschermingsmiddelen: o.a. drainwater glastuinbouw, Medicijnresten via rwzi effluent: (> ton/jaar); (ca. 100 ton/jaar); (ca. 11 ton/jaar)

6 Veranderende?? wetgeving Gewasbeschermingsmiddelen (drainwater glastuinbouw). - per 2027 emissie-loze tuinbouw, vanaf beperkingen, nu 0,1% emissie naar water van de toegediende hoeveelheid, maar nauwelijks/geen handhaving/sancties Effluent industriële AWZI s: - helaas nog geen (aangescherpte) wetgeving, want het huidige zuiveringsalternatief: CZV reductie met actieve kool + UV/ozon of UV/peroxide te duur; Medicijnresten in RWZI effluent: - wens tot vermindering, nog geen harde wetgeving

7 Zuiveringstechnieken Techniek Voordeel Nadeel Actieve kool absorptie Vergaande verwijdering Oxidatie met ozon of waterstofperoxide Oxidatie met ozon of waterstofperoxide gecombineerd met UV Biologisch (actief slib, MBR, vast bed, etc.) Vergaande verwijdering Vergaande verwijdering (Pharma filter) Goedkoper, duurzaam Biologisch actief kool Vergaande verwijdering Rest/afvalproduct, duur, niet duurzaam Hoog chemicaliënverbruik, giftig, gevaarlijk, duur, niet duurzaam Lager chemicaliënverbruik, fors energieverbruik, giftig, gevaarlijk, duur, niet duurzaam Deel stoffen wordt niet of nauwelijks afgebroken Rest/afvalproduct, verstoppingsgevoelig, duur, niet duurzaam Actief Cokes Vast Bed Bioreactor (standtijd: 5 10 jaar) Vergaande verwijdering, goedkoper, duurzaam In sommige gevallen hulp van beetje waterstofperoxide/uv nodig voor 100 % afbraak

8 Principe: Actief Cokes Vast Bed Bioreactor Influent gutter Exhaust air filter Back wash water/sludge outlet Effluent outlet Cokesbed Sand layer Back wash water pipe Air supply pipe Effluent collection header - Actief cokes heeft i.t.t. actieve kool grote poriën; - In en rond de korrels ontwikkelt zich anaerobe, anoxische en aerobe biomassa

9 Kenmerken Actief Cokes Bioreactor - Breekt recalcitrante stoffen biologisch vergaand af: AOX, HCH, PCB s, PAK s en hogere fenolen, etc.; stabiele organische kleurstoffen; gewasbeschermingsmiddelen; medicijnresten. - Laag belast biologisch vast bed systeem; - Laag energieverbruik (lage beluchtingscapaciteit); - Weinig toezicht (simpele bediening); - Terugspoelen om ingevangen zwevende stof af te voeren (eenvoudig geautomatiseerd); - Leverbaar in capaciteits-range: m 3 /h

10 Toepassingen Na-geschakeld: - Effluent polijsting industriële AWZI s; - Medicijnresten verwijdering effluent RWZI s; Hoofdstroomzuivering: - Drainwater glastuinbouw; - Percolatie-water stortplaats, slakkenberg, etc. - Textielindustrie; Afvalwater textielindustrie: CZV inf : mg/l; CZV eff : < 50 mg/l

11 Industriële toepassingen van Actief Cokes Vast Bed Bioreactoren ACVBB Fortuna (300 m 3 /h, bij Keulen) ACVBB Honeywell (300 m 3 /h, bij Hannover) 11

12 CONSULTING & ENGINEERING Doelen en resultaten onderzoek afbraak medicijnresten RWZI effluent Duurtest van 2 x 2 jaar: - daadwerkelijk aantonen biologische afbraak; - aantonen afbraakmechanisme: actief cokes absorptie ondersteunde biologische afbraak; - duurzaamheid actief cokes (erosie bestendiger kwaliteit); - effect UV nabehandeling en/of waterstofperoxide dosering; - inspelen op bedrijfsvoering storingen RWZI

13 Actief Cokes Vast Bed Bioreactor proefinstallatie Actief cokes monster Beluchtingsysteem Terugspoelsysteem Voedingspomp Luchtblower Debiet- en niveaumetingen UV behandeling (nageschakeld) Volautomatische (PLC) besturing 13

14 Rioolwaterzuiveringsinstallatie Harz, Duitsland inwonerequivalent 14

15 Organische microverontreinigingen Medicijnresten en persoonlijke verzorgingsmiddelen Concentraties in effluent rwzi (= rioolwaterzuiveringinstallatie) [µg/l] PNEC* [µg/l] N 4 -acetyl-sulfadiazin 0,11 - N 4 -acetyl-sulfamethoxazol 0,58-1H-benzotrizaol 6,9 40 bezafibrat 1,5 1,2 carbamazepin 0,88 2,5 ciprofloxacin 0,10 0,036 clarithromycin 0,10 0,062 diclofenac 1,8 0,05 furosemid 1,8 100 metoprolol 3,1 7,3 sulfadiazin 0,62 - sulfamethoxazol 0,20 0,59 som 4- en 5-methylbenzotriazol 0,42 75 * PNEC - predicted no effect concentration 15

16 Afbraak microverontreinigingen door ACVBB (bij contacttijden van 1 en 2 uur, zonder UV) 16

17 Afbraak microverontreinigingen door ACVBB + UV (bij contacttijden van 1 en 2 uur) 17

18 Afbraak in inerte (kleikorrels) referentiereactor (bij contacttijd van 10 uur) 18

19 Afbraak microverontreinigingen diverse systemen 19

20 REM foto s: micro-organismen op actief cokes Fluorescentie in-situ hybridisering Respiratie analyse REM-Opname Prof. Dr. Denecke, Universität Duisburg-Essen bacteriën extra cellulaire polymeren 20

21 Economisch plaatje Kostenraming Actief Cokes Vast Bed Bioreactor, nageschakeld na rwzi van i.e., m 3 /h (met UV) Afschrijving: civiel 25 jaar mechanisch/elektrisch 10 jaar Rente 3 % Elektrische energie 0.13 / kwh Personeelskosten 40 / h Bedrijfsvoering h/ jaar Totale investering 9.1 mio Behandelingskosten (per m 3 ) 0.15 / m 3 Bijkomende kosten H 2 O 2 dosering 10 mg/l 0.01 / m 3 21

22 Evaluatie Actief Cokes Vast Bed Bioreactor Actieve kool Actief cokes Kostprijs / ton << / ton Principe absorptie absorptie ondersteunde biologische afbraak/regeneratie Standtijd ¼ - ½ jaar >> 5 jaar Kosten >> 0,15 / m 3 0,15 / m 3 Bedrijfsvoering regelmatig vervangen en regenereren en/of afvoeren/verbranden regelmatig stilstand bij vervangen continu, simpel, weinig toezicht continu, simpel, weinig toezicht Pomp + + Beluchting

23 Conclusies Organische microverontreinigingen worden vergaand biologisch afgebroken in de Actief Cokes Bioreactor : toxisch rest CZV uit industrieel AWZI effluent; gewasbeschermingsmiddelen glastuinbouw; medicijnresten RWZI effluent. En dit op een duurzame, bedrijfszekere, simpele en economisch zeer aantrekkelijke wijze! De goede werking tonen wij in uw situatie graag aan met één van onze proefinstallatie. 23